CN110844958A - 光伏电池以及淡化海水的耦合系统、收集系统及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光伏电池以及淡化海水的耦合系统、收集系统及工作方法。所述耦合系统包括光伏电池、与所述光伏电池连接的散热机构、用于吸取海水的与所述散热机构接触的输水机构、设置于所述耦合系统底端的支撑机构、设置于所述支撑机构上方的用于收集淡水的收集机构、用于将收集机构中淡水送出的出水口以及用于水蒸汽冷凝的冷凝机构；所述收集机构设置有一个收集腔，所述光伏电池以及冷凝机构设置于所述收集腔顶端。本发明通过光伏电池板发电，利用光伏电池板发电时产生的热量对海水进行淡化处理，降低光伏电池板的温度，达到实现提高光伏电池转换效率，海水淡化的目的。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种光伏电池以及淡化海水的耦合系统、收集系统及工作方法。
背景技术
太阳能资源丰富同时作为可再生能源主力被广泛利用，太阳能光伏电池就是一种通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，太阳能光伏电池因利用方便、对环境友好、维护简单、寿命长等优点，而备受关注。不过长期以来，各种太阳能光伏电池的转换效率不高成为制约其大规模推广的主要原因。温度对光伏电池转换效率的影响也不容忽视，高温会降低光伏电池转换效率。
淡水更是人类生活不可或缺的资源之一。因此，为了提高光伏电池转换效率，解决淡水资源问题，开发一种基于海水淡化的光伏电池降温装置具有重要意义。
公开号CN208603751U的专利，是一种用于海水淡化的光伏光热装置及其海水淡化系统，能提高光伏光热装置的工作效率，保证海水淡化系统中海水温度要求，但装置的发电量用于海水加热，目的是保证海水淡化系统中海水温度要求。能量就被带入海水淡化系统中，最后还是以热量的形式耗散掉，这对高品质电能是大材小用。相比较其他纯海水淡化装置，该装置结构复杂，占地面积大。
公开号CN101993166A的专利，以一种改进的太阳能热光伏发电系统为核心，结合多级闪蒸法和电渗析法海水淡化的特点和要求，设计出一种太阳能热光伏海水淡化装置。该专利海水淡化过程需消耗高品位的电能，同时该装置仅限于安装在陆面，占用宝贵的土地资源，须进行海水运输才能运行。
公开号CN105621513A的专利，提供一种太阳能光伏热泵海水淡化及制热制冷耦合系统，利用清洁的太阳能和热泵技术提高能量利用率、实现制热制冷耦合的多功能、小型化和便捷式。该装置主要目的是海水淡化，但是产淡水量少，还需消耗电能才能运行。
综合以上可以看出，现有相关专利并不能达到上文所述的目标，即不能同时满足以下几个要点：(1)降低光伏电池工作温度，提高转换效率，提供宝贵的淡水资源；(2)产生的电能能运输到电网中；(3)实施多个连接，实现提供充足的电能和大量淡水；(4)不占用土地面积，缓解土地资源紧张问题；(5)有效利用低品位热能；(6)装置可拆卸，以便于清洗，保证通道无堵塞，能够循环利用；(7)满足结构紧凑、移动方便、机械强度高的特点。
发明内容
发明目的：本发明在于提供一种降低光伏电池工作温度，提高发电效率、产淡水、结构简单、成本低的基于光伏电池降温以及淡化海水的耦合系统，可在实际生产生活中有效利用。本发明还提供了利用该耦合系统组成的淡水收集系统以及其工作方法。
技术方案：本发明所述的一种光伏电池降温以及淡化海水的耦合系统，所述耦合系统包括光伏电池、与所述光伏电池连接的散热机构、用于吸取海水的与所述散热机构接触的输水机构、设置于所述耦合系统底端的支撑机构、设置于所述支撑机构上方的用于收集淡水的收集机构、用于将收集机构中淡水送出的出水口以及用于水蒸汽冷凝的冷凝机构；所述收集机构设置有一个收集腔，所述光伏电池以及冷凝机构设置于所述收集腔顶端。
所述光伏电池倾斜向上布置。
所述散热机构为散热片，散热片背面与光伏电池背面相接。
所述输水机构由多孔吸水介质组成，输水机构的与散热机构的下端接触。
所述支撑机构由若干个浮筒组成，所述输水机构穿过支撑机构与所述散热机构接触。
所述收集机构底部倾斜设置。
所述冷凝机构为凝结板，凝结板位于收集腔的内表面粗糙，凝结板外表面设置有若干个凸起。
每个耦合系统的出水口与集水箱连通。
所述集水箱有设置指定水位传感器。
上述淡水收集系统的工作方法，包括以下步骤：
(a)光伏电池利用太阳能发电，产生废热，该废热传递至与光伏电池连接的散热机构，输水机构吸入海水，经过散热机构利用废热蒸发得到水蒸气，水蒸气在容器内向上流动，碰到冷凝机构后冷凝结成冷凝水，收集在收集机构中；
(b)若干个收集机构将淡水送至集水箱中，达到指定水位后，通过传感器发出运输淡水的信号。
有益效果：(1)本发明的耦合系统降低光伏电池工作温度，提高转换效率，并且提供宝贵的淡水资源；(2)本发明的耦合系统有效利用低品位热能，产生的电能能运输到电网中；(3)本发明的淡水收集系统利用多个连接的耦合系统，实现提供充足的电能和大量淡水；(4)本发明不占用土地面积，缓解土地资源紧张问题；(5)本发明的装置可拆卸，以便于清洗，保证通道无堵塞，能够循环利用；(6)本发明满足结构紧凑、移动方便、机械强度高的特点。
附图说明
图1是本发明耦合系统的结构示意图；
图2是本发明实施例1的光伏电池结构示意图；
图3是本发明实施例1的散热机构结构示意图；
图4是本发明实施例1的输水机构结构示意图；
图5是本发明实施例1的支撑机构结构示意图；
图6是本发明实施例1的收集机构5示意图；
图7是本发明实施例1的冷凝机构示意图；
图8本发明实施例2的淡水收集系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以及结合附图及实施案例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：如图1，本发明一种光伏电池降温以及淡化海水的耦合系统，包括用于能量吸收的光伏电池1、与光伏电池1连接的散热机构2、用于吸取海水的与散热机构2接触的输水机构3、设置于耦合系统底端的支撑机构4、设置于支撑机构4上方的用于收集淡水的收集机构5、用于将收集机构5中淡水送出的出水口6以及用于水蒸汽冷凝的冷凝机构7；收集机构5设置有一个收集腔501，光伏电池1以及冷凝机构7设置于收集腔501顶端。
图1中X轴的方向为本发明中所述的长度方向，也为后端至前端方向(纵向)；Y轴的方向为本发明中所述的高度方向，也为底端至顶端方向，下方至上方的方向(轴向)；Z轴的方向为本发明中所述的宽度方向(展向)。
如图1和图2所示，光伏电池1位于耦合系统顶端，倾斜向上布置，倾斜用于充分吸收太阳能。
如图3所示在散热机构2为散热片，散热片背面与光伏电池1背面相接，散热片为翅片状，基部及翅片两侧为多孔结构，利用毛细原理吸取输水机构3传送的海水。
如图4所示，本实施例中的输水机构3由多孔吸水介质组成，与散热机构3的下端接触，输水机构3设置有一个长条状的吸水基部301以及设置于吸水基部301前端的送水基部301的送水机构302，在长条状的吸水基部301上端设置有一个水平延伸的展面303(X-Y轴平面)。吸水基部301伸入海水中，吸取海水，多孔吸水介质同时对海水起到清洁作用，便于海水在耦合系统内蒸发时提高内部空间的清洁度。同时在吸水基部301的前端的送水机构302将清洁后海水送至散热片，展面303同时与送水机构302连接，提高送水的效率。
如图5所示，本实施例的支撑机构由四个浮筒401连接而成，每侧两个，承载整个装置的浮力，确保装置平衡，使装置浮于海面，浮筒之间通过连接机构如连接杆固定，输水机构3的送水基部301穿过浮筒之间的间隙，保证在海面上，送水基部301的底端与海水接触，展面303平铺于支撑机构的上表面。
如图6所示，收集机构5固定于输水机构3的展面303的上表面，收集机构5具有一个收集腔501，收集机构5包括底板502，底板502从前端至后端方向向下倾斜，便于淡水的收集，出水口6位于收集腔501侧壁后端，出水口6可选的位置为位于侧壁的底部，收集机构5底部倾斜易汇集运输淡水。
如图7所示，所述冷凝机构7为凝结板701，凝结板位于收集腔上端，凝结板内表面粗糙，使得水珠表面张力大于附着力，形成珠状凝结，强化传热；凝结板外表面设置有若干个凸起702，增大换热面积，并利用海风带走水蒸气冷凝的热量；冷凝机构7倾斜向下布置，增大接触面积，并使水珠沿壁面落入收集机构中。
本发明的凝结板701连接与光伏电池1的后端，共同位于收集腔501的顶端，形成倒V型结构，同时与收集机构5的两侧壁以及底板502围成了收集腔501，蒸发的水蒸汽位于收集腔501内部，在凝结板701内表面预冷凝结，通过设置于侧壁底部的出水口送出。
实施例2：如图8所示，本发明提供了淡水收集系统，该淡水收集系统可由实施例1中的耦合系统串联、并联或者采用串并联的方式组合而成，本实施例,选用多个实施多个耦合系统串联成成一排耦合系统组成的结构单元，再将每个结构单元并联形成淡水收集系统，淡水收集系统设置有一个集水箱8，每个耦合系统的出水口6将淡水送入集水箱中，在集水箱中设置有指定水位传感器，淡水收集系同时实现提供充足的电能和大量淡水，发出的电能可直接送到电网中，这有利于实现提高光伏电池发电效率，提供宝贵的淡水资源。
本发明的淡水收集系统的工作方法如下：
光伏电池1利用太阳能发电，期间产生的热量不利于光伏电池1发电，利用该废热蒸发海水，降低光伏电池1温度，提高发电效率。海水由输水机构3吸入系统，经过散热机构2蒸发得到水蒸气，水蒸气在收集腔501内部流动，碰到冷凝机构7后冷凝结成冷凝水，收集在收集机构5中。整个耦合系统皆安装于支撑机构4上方，并利用支撑机构4浮于海面，该耦合系统实现提供充足的电能和大量淡水，发出的电能可直接送到电网中。本发明装置的工作原理是公知的，光伏发电，海水淡化。用于海水淡化的热量不仅能获得淡水还能降低光伏电池工作温度，提高发电效率。
按照本发明的结构组成原理和说明，本领域的技术人员可以在其范围内设计出不同的实施例。
Claims (10)
1.一种光伏电池降温以及淡化海水的耦合系统，其特征在于，所述耦合系统包括光伏电池(1)、与所述光伏电池(1)连接的散热机构(2)、用于吸取海水的与所述散热机构(2)接触的输水机构(3)、设置于所述耦合系统底端的支撑机构(4)、设置于所述支撑机构(4)上方的用于收集淡水的收集机构(5)、用于将收集机构(5)中淡水送出的出水口(6)以及用于水蒸汽冷凝的冷凝机构(7)；所述收集机构(5)设置有一个收集腔(501)，所述光伏电池(1)以及冷凝机构(7)设置于所述收集腔(501)顶端。
2.根据权利要求1所述的光伏电池降温以及淡化海水的耦合系统，其特征在于，所述光伏电池(1)倾斜向上布置。
3.根据权利要求1所述的光伏电池降温以及淡化海水的耦合系统，其特征在于，所述散热机构(2)为散热片，散热片背面与光伏电池(1)背面相接。
4.根据权利要求1所述的光伏电池降温以及淡化海水的耦合系统，其特征在于，输水机构(3)由多孔吸水介质组成，输水机构(3)的与散热机构(2)的下端接触。
5.根据权利要求1所述的光伏电池降温以及淡化海水的耦合系统，其特征在于，所述支撑机构(4)由若干个浮筒组成，所述输水机构(3)穿过支撑机构与所述散热机构接触。
6.根据权利要求1所述的光伏电池降温以及淡化海水的耦合系统，其特征在于，所述收集机构(5)底部倾斜设置。
7.根据权利要求1所述的光伏电池降温以及淡化海水的耦合系统，其特征在于，所述冷凝机构(7)为凝结板(701)，凝结板位于收集腔的内表面粗糙，凝结板外表面设置有若干个凸起(702)。
8.一种淡水收集系统，其特征在于，包含若干个如权利要求1所述的耦合系统，每个耦合系统的出水口(6)与集水箱(8)连通。
9.根据权利要求8所述的淡水收集系统，其特征在于，所述集水箱有设置指定水位传感器。
10.一种如权利要求8所述的淡水收集系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)光伏电池(1)利用太阳能发电，产生废热，该废热传递至与光伏电池(1)连接的散热机构(2)，输水机构(3)吸入海水，经过散热机构(2)利用废热蒸发得到水蒸气，水蒸气在容器内向上流动，碰到冷凝机构(7)后冷凝结成冷凝水，收集在收集机构(5)中；
(b)若干个收集机构(5)将淡水送至集水箱(8)中，达到指定水位后，通过传感器发出运输淡水的信号。
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| CN110844958B (zh) | 2022-11-25 |
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